摘要：紅花種子富含亞油酸，具有降血脂、美容等功效。獲得與紅花農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記，將為紅花品種分子育種提供技術(shù)支撐?；诎?4條多態(tài)性條帶的19條SCoT標(biāo)記，利用STRUCTURE 2.3軟件和一般線性模型進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)分析和關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果表明，84份紅花種質(zhì)的12個(gè)農(nóng)藝性狀變異系數(shù)為9.23%～51.21%，數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。單株種子質(zhì)量與莖粗、有效分枝總數(shù)、單株果球總數(shù)、頂果球直徑、頂果球著粒數(shù)、頂果球著粒質(zhì)量、頂果球質(zhì)量和單株果球總質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，而與第1分枝高度呈顯著負(fù)相關(guān)。群體遺傳結(jié)構(gòu)分析可將84份紅花種質(zhì)劃分為5個(gè)類群，分別包含11、9、20、9、35份試驗(yàn)材料。84份紅花種質(zhì)中有60份材料Q＞0.6，占所有供試材料的71.43%，說(shuō)明各群體中大部分紅花種質(zhì)親緣關(guān)系比較單一。3個(gè)SCoT標(biāo)記位點(diǎn)與單株總果球數(shù)、單株2級(jí)分枝果球數(shù)、單株果球總質(zhì)量和單株種子質(zhì)量呈極顯著相關(guān)聯(lián)（Plt;0.01），各位點(diǎn)對(duì)表型變異的解釋率在8.25%～10.93%。

關(guān)鍵詞：紅花；農(nóng)藝性狀；SCoT標(biāo)記；關(guān)聯(lián)分析

中圖分類號(hào)：S567.21+9.03" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）04-0157-06

收稿日期：2023-04-20

基金項(xiàng)目：國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（編號(hào)：CARS-21）；河南省重大科技專項(xiàng)（編號(hào)：221100310400）；中央本級(jí)重大增減支項(xiàng)目（編號(hào)：2060302）；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院自主創(chuàng)新專項(xiàng)基金（編號(hào)：2023ZC083）；河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院新興學(xué)科發(fā)展專項(xiàng)（編號(hào)：2022XK03、2023XK03）；河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：222102110379、222102110466、232102110198、232102110243、232102110262）。

作者簡(jiǎn)介：許蘭杰（1982—），女，河南漯河人，博士研究生，副研究員，主要從事紅花育種與遺傳改良。E-mail：xulanjie18@126.com。

通信作者：梁慧珍，博士，研究員，主要從事中藥材遺傳育種及品質(zhì)改良，E-mail：lhzh66666@163.com；余永亮，碩士，副研究員，主要從事中藥材遺傳育種、區(qū)域試驗(yàn)，E-mail：yyl790721@126.com。

紅花種子是菊科植物紅花（Carthamus tinctorius L.）的干燥成熟果實(shí)［1］。紅花種子富含油脂，主要為亞油酸，亞油酸含量高達(dá)73～85%，素有“亞油酸之王”的美譽(yù)，同時(shí)還含有豐富的維生素和人體必需的氨基酸，具有降血脂和抗血栓等功效［2-3］。紅花種子餅粕是高蛋白制品的優(yōu)質(zhì)原料［4］。1973年，紅花作為油料作物被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織正式列入《聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）生產(chǎn)年鑒》。紅花油被世界公認(rèn)為具有保健、美容功效的功能性食用油［5-7］。紅花在我國(guó)已有2 000多年的栽培歷史和藥用歷史，具有抗旱、耐堿、耐貧瘠等生長(zhǎng)特性，適應(yīng)性廣。我國(guó)紅花種質(zhì)資源非常豐富，產(chǎn)地分布廣泛，其商業(yè)化種植主要集中在新疆、云南、甘肅和河南等［6-9］。

紅花是一種常異花授粉植物，天然異交率為5%～95%，長(zhǎng)期天然雜交產(chǎn)生了大量變異，且變異性狀多為數(shù)量性狀［10-11］。SCoT標(biāo)記作為一種顯性標(biāo)記，已廣泛應(yīng)用于紅花的品種鑒定和遺傳多樣性分析等領(lǐng)域［12-13］。關(guān)聯(lián)分析（association analysis）把具有多樣性的目標(biāo)性狀與基因的多態(tài)性位點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)，篩選出與目標(biāo)性狀密切相關(guān)的基因位點(diǎn)或標(biāo)記位點(diǎn)，是研究數(shù)量性狀的重要遺傳學(xué)方法［14-16］。本研究以84份紅花種質(zhì)所構(gòu)成的自然群體為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)解析，并尋找與12個(gè)農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)的SCoT標(biāo)記位點(diǎn)，將為新品種選育、品質(zhì)改良及分子標(biāo)記輔助育種提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究所有材料均來(lái)自河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心藥用植物研究室。在紅花資源圃中選擇具有代表性的84份紅花品種（包括河南14份、新疆32份、云南2份、遼寧1份、安徽1份、陜西1份、土耳其2份、利比亞3份、印度10份、法國(guó)1份、阿爾及利亞1份、以色列1份、前蘇聯(lián)1份、羅馬尼亞2份、肯尼亞9份、西班牙1份、蘇丹2份）。84份種質(zhì)分別于2020年和2021年的10月15日大田播種，翌年3—4月單株定植，常規(guī)田間管理［17］。在2020—2021年連續(xù)2年對(duì)84份紅花種質(zhì)的白平子產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行調(diào)查記載。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 表型性狀的測(cè)定

本研究共調(diào)查12個(gè)農(nóng)藝性狀，包括果球性狀8個(gè)（單株總果球數(shù)、單株二級(jí)分枝果球數(shù)、頂果球著粒數(shù)、頂果球質(zhì)量、頂果球直徑、單株果球總質(zhì)量、單株種子質(zhì)量、頂果球著粒質(zhì)量）和整體性狀4個(gè)（株高、莖粗、第一分枝高度、單株有效分枝數(shù)）。性狀測(cè)定方法參照許蘭杰等的方法［10］，每個(gè)品種調(diào)查10個(gè)單株的12個(gè)農(nóng)藝性狀，求取平均值。將2年數(shù)據(jù)求取平均值，再用平均值計(jì)算12個(gè)農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)。

1.2.2 DNA提取

在紅花伸長(zhǎng)期，每份種質(zhì)取5株中部新鮮葉片，用TOLOBIO的快捷無(wú)毒植物基因組DNA提取試劑盒（貨號(hào)36302）提取84份紅花種質(zhì)的基因組DNA。用1.2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA質(zhì)量，帶型模糊者重新提取基因組DNA，樣品在-20 ℃保存?zhèn)溆?，使用前稀釋?0 ng/μL。

1.2.3 SCoT引物來(lái)源及PCR擴(kuò)增

參照劉新梅等的方法［18］，以80條SCoT引物為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行多態(tài)性篩選［19-20］。將篩選出的多態(tài)性好、條帶清晰的19條SCoT標(biāo)記對(duì)84份紅花種質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)增。將具有相同遷移率的擴(kuò)增片段（僅記錄清晰、穩(wěn)定的擴(kuò)增條帶），無(wú)帶的記為0，有帶的記為1［21］。

1.3 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用TASSEL軟件一般線性模型程序，將84個(gè)紅花品種的Q值作為協(xié)變量，將12個(gè)農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)分別對(duì)SCoT標(biāo)記變異逐一進(jìn)行回歸分析，確認(rèn)農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)位點(diǎn)并計(jì)算位點(diǎn)對(duì)農(nóng)藝性狀變異的解釋率［16］。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)藝性狀描述統(tǒng)計(jì)

以2年數(shù)據(jù)的平均數(shù)分別對(duì)12個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析（表1）：12個(gè)性狀均表現(xiàn)出廣泛的表型變異，變異系數(shù)為9.23%～51.21%，第一分枝高度在品種間變異系數(shù)較大，為51.21%；其次是單株種子質(zhì)量、單株果球總質(zhì)量和單株2級(jí)分枝果球數(shù)，分別為46.62%、45.52%和40.93%，其余性狀變異系數(shù)為9.23%～31.61%。變異系數(shù)反映了12個(gè)農(nóng)藝性狀在84個(gè)紅花品種間的離散情況，品種間的差異越大越容易在不同基因型間找到與其目標(biāo)性狀關(guān)聯(lián)的標(biāo)記［14］。

除單株果球總質(zhì)量偏度值和峰度值﹥1外，其余11個(gè)農(nóng)藝性狀的偏度值和峰度值的絕對(duì)值均lt;1（表1），11個(gè)農(nóng)藝性狀平均值呈連續(xù)性分布并符合正態(tài)分布，是受多基因控制的數(shù)量性狀（圖1）。

相關(guān)性分析（表2）表明，各產(chǎn)量相關(guān)性狀之間相互影響，相互協(xié)同，從而影響紅花種子產(chǎn)量。株高與莖粗和第一分枝高度呈顯著正相關(guān)，有效分枝總數(shù)與果球數(shù)和二級(jí)分枝果球數(shù)呈極顯著正相關(guān)，頂果球直徑與頂果球著粒數(shù)、頂果球著粒質(zhì)量和頂果球質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)；單株種子質(zhì)量與莖粗、有效分枝總數(shù)、果球總數(shù)、頂果球直徑、頂果球著粒數(shù)、頂果球著粒質(zhì)量、頂果球質(zhì)量和單株果球總質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，而與第一分枝高度呈顯著負(fù)相關(guān)。

2.2 群體結(jié)構(gòu)分析

84份紅花種質(zhì)在 K=5 時(shí)，ΔK最大，因此在K=5的模式下分析紅花種質(zhì)的遺傳結(jié)構(gòu)并計(jì)算出

5個(gè)類群的最大Q值分布（圖2）。

不同的色塊代表不同的類群（圖3、表3），紅色部分為類群Ⅰ，包含11份材料，其中9份材料來(lái)自國(guó)外，2份材料來(lái)自國(guó)內(nèi)新疆和河南。綠色部分為類群Ⅱ，包含9份材料，其中5份材料來(lái)自國(guó)外，4份材料來(lái)自國(guó)內(nèi)新疆和河南。藍(lán)色部分為類群Ⅲ，包含20份材料，其中7份材料來(lái)自國(guó)外，10份材料來(lái)自國(guó)內(nèi)新疆，3份材料來(lái)自國(guó)內(nèi)河南。黃色部分為群組Ⅳ，包含9份材料，均來(lái)自于國(guó)內(nèi)，其中7份新疆，1份河南，1份安徽。紫色部分為群組Ⅴ，包含

35份材料，其中12份材料來(lái)自國(guó)外，12份來(lái)自新疆，7份來(lái)自河南，2份來(lái)自云南，1份來(lái)自遼寧，1份來(lái)自陜西。

群體結(jié)構(gòu)分析中，當(dāng)某一材料在某類群中的 Q≥0.6 時(shí)，則認(rèn)為該材料血緣關(guān)系相對(duì)比較單一，否則認(rèn)為該材料血緣關(guān)系來(lái)源復(fù)雜［23］。Q≥0.6、Q≥0.8、Q≥0.9的紅花品種分別占所有供試材料的71.43%、28.57%和23.81%，說(shuō)明5個(gè)群體中大部分品種親緣關(guān)系比較單一。N1在5個(gè)類群中的Q值分別為0.075、0.022、0.359、0.399和0.145，它們

的基因都主要來(lái)源于類群Ⅰ和類群Ⅱ中（表4）。

2.3 SCoT標(biāo)記與表型性狀關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記位點(diǎn)

將84份紅花種質(zhì)對(duì)應(yīng)的Q值作為協(xié)變量，將12個(gè)農(nóng)藝性狀的表型變異對(duì)SCoT標(biāo)記位點(diǎn)進(jìn)行回歸分析，尋找與農(nóng)藝性狀相關(guān)聯(lián)的等位變異。結(jié)果表明，在0.05水平上，11條引物總共17個(gè)位點(diǎn)與8個(gè)產(chǎn)量相關(guān)性狀發(fā)生顯著性關(guān)聯(lián)，各位點(diǎn)對(duì)表型變異的解釋率在4.34%～10.93%。其中，與莖粗相關(guān)的SCoT位點(diǎn)有4個(gè)，分別是ScoT62、ScoT48、ScoT54和ScoT3；與單株有效分枝總數(shù)相關(guān)的SCoT位點(diǎn)有2個(gè)，分別是ScoT55和ScoT29；與單株總果球數(shù)相關(guān)的SCoT位點(diǎn)有1個(gè)，為ScoT29；與單株二級(jí)果球數(shù)相關(guān)的SCoT位點(diǎn)有3個(gè)，分別是ScoT62、ScoT69和ScoT29；與頂果球直徑相關(guān)的SCoT位點(diǎn)有2個(gè)，

分別是ScoT55和ScoT51；與頂果球質(zhì)量相關(guān)的SCoT位點(diǎn)有1個(gè)，為ScoT65；與單株果球總質(zhì)量相關(guān)的SCoT位點(diǎn)有2個(gè)，分別是ScoT41和ScoT36；與單株種子質(zhì)量相關(guān)的SCoT位點(diǎn)有2個(gè)，分別是ScoT65和ScoT51（表5）。

共有3個(gè)SCoT標(biāo)記位點(diǎn)與4個(gè)數(shù)量性狀（單株總果球數(shù)、單株二級(jí)果球數(shù)、單株果球總質(zhì)量和單株種子質(zhì)量）在0.01水平上顯著相關(guān)。各位點(diǎn)對(duì)表型變異的解釋率在8.25%～10.93%，解釋率最大（10.93%）的SCoT位點(diǎn)是SCoT41；SCoT29同時(shí)與單株總果球數(shù)和單株二級(jí)分枝果球數(shù)顯著相關(guān)，對(duì)表型的解釋率分別為10.21%和8.25%（表5）。

3 討論

紅花種子產(chǎn)量是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)量性狀，其構(gòu)成比較復(fù)雜，與多個(gè)性狀（單株有效果球數(shù)、百粒質(zhì)量、二級(jí)分枝數(shù)等）密切相關(guān)［23-24］。趙昕鵬等認(rèn)為百粒質(zhì)量、一級(jí)分枝數(shù)對(duì)種子產(chǎn)量影響最大［23］，而官玲亮等認(rèn)為單株有效果球數(shù)和單株總果球數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接影響最大［24］。單株有效果球數(shù)、總果球數(shù)、百粒質(zhì)量與單株種子產(chǎn)量呈正相關(guān)［23-24］。本研究以84份紅花核心種質(zhì)為研究對(duì)象，相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)株高與莖粗和第一分枝高度呈顯著正相關(guān)；單株有效分枝數(shù)與單株總果球數(shù)和單株二級(jí)分枝果球數(shù)呈極顯著正相關(guān)。頂果球直徑與頂果球著粒數(shù)、頂果球著粒質(zhì)量和頂果球質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)；單株種子質(zhì)量與莖粗、單株有效分枝數(shù)、單株總果球數(shù)、頂果球直徑、頂果球著粒數(shù)、頂果球著粒質(zhì)量、頂果球質(zhì)量和單株果球總質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，而與第一分枝高度呈顯著負(fù)相關(guān)；其他單株種子質(zhì)量相關(guān)性狀間也存在顯著或極顯著的相關(guān)性，說(shuō)明各產(chǎn)量相關(guān)性狀之間相互影響、相互協(xié)同，從而影響紅花單株種子質(zhì)量。

本研究利用關(guān)聯(lián)分析能夠有效地找到與紅花12個(gè)農(nóng)藝性狀關(guān)聯(lián)的標(biāo)記標(biāo)點(diǎn)。研究結(jié)果可為紅花分子標(biāo)記輔助育種品種提供技術(shù)支持。使用篩選出的19條SCoT引物，共64條多態(tài)性條帶對(duì)84份紅花種質(zhì)進(jìn)行多位點(diǎn)掃描分析。本研究在0.05水平上，11個(gè)SCoT標(biāo)記與8個(gè)農(nóng)藝性狀發(fā)生顯著關(guān)聯(lián)，各SCoT標(biāo)記位點(diǎn)對(duì)表型變異的解釋率在4.34%～10.93%；在0.01水平上，共有3個(gè)SCoT標(biāo)記位點(diǎn)與4個(gè)農(nóng)藝性狀（單株總果球數(shù)、單株二級(jí)果球數(shù)、單株果球總質(zhì)量和單株種子總質(zhì)量）顯著相關(guān)，這可能與果球性狀在品種間存在較大程度變異有關(guān)，更利于關(guān)聯(lián)標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)。

4 結(jié)論

綜上所述，本研究中84份紅花種質(zhì)的12個(gè)農(nóng)藝性狀變異系數(shù)為9.23%～51.21%，數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。群體遺傳結(jié)構(gòu)分析可將84份紅花種質(zhì)劃分為5個(gè)類群，分別包含11、9、20、9、35份試驗(yàn)材料。3個(gè)SCoT標(biāo)記位點(diǎn)與單株總果球數(shù)、單株二級(jí)分枝果球數(shù)、單株果球總質(zhì)量和單株種子質(zhì)量呈極顯著相關(guān)聯(lián)（Plt;0.01），各位點(diǎn)對(duì)表型變異的解釋率為8.25%～10.93%。

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